一种万向自定位工件夹持装置的制作方法

【技术领域】

实用新型涉及机械设计与自动化技术领域，具体涉及一种万向自定位工件夹持装置。

背景技术：

工件指机械加工过程中的加工对象，它可以是单个零件也可以是固定在一起的几个零件的组合体，工件的加工方式种类多样，但无论采用何种加工方式，为达到规定尺寸、形状规则、相互位置精确要求等技术要求，均先要给工件定位和夹紧，工件的定位是指工件在机床或夹具中占有正确位置的过程，但是现有技术中的定位夹持工具结构复杂，操作麻烦，定位准确度低，通常还需要手动辅助进行定位和操作，很难为工件精确定心和调整角度，造成工件加工过程中出现位置和角度偏差，从而造成工件之间难以配合或打孔打偏等现象，增大加工难度，降低加工的效率和准确率。

技术实现要素：

实用新型所要解决的技术问题在于通过工件夹持装置实现工件自动自定心和调整方向，为工件精确定位。

解决上述技术问题，实用新型采用如下技术方案：

一种万向自定位工件夹持装置，包括支架和在支架上旋转的夹持机构，所述夹持机构包括夹住工件对角的夹爪组件，夹爪组件所夹的工件对角的对角线为夹爪组件的有效夹持线，所述夹爪组件的中心固定不变，所述夹持机构上连接有旋转机构，旋转机构带动夹持机构旋转从而改变夹爪组件的有效夹持线的位置。

工件的定位包括对工件中心和方向的定位，工件保持与机台垂直，因此对工件方向的定位即对工件各个侧边的定位，使用上述夹持装置为工件定位前，先对工位进行定位预设，夹爪组件在旋转时夹持中心始终保持不变，从而实现对工件中心定位，即实现了工件的自定心，夹爪组件对工件的夹持部位为工件的对角，根据工件的形状和工件各个侧边的预定位位置，确定工件对角的预定位位置，确定有效夹持线和夹爪组件应到达的预定位位置，从而确定旋转机构应旋转的预定角度，再将工件放入夹爪组件中，通过旋转机构带动夹持架构旋转预定角度，使夹爪组件和有效夹持线到达预定位位置，从而实现了对工件的定位。

采用实用新型的有益效果：

1、该工件夹持装置集自定中心、轴心旋转、同步夹持、自适应角的功能为一体，实现了对工件中心和方向的自动化定位，无需手动辅助进行定位和操作，集成度和精确度高，定位更准确，使工件后续加工更加精准，提高加工效率和准确度。

2、夹爪组件夹持工件的对角，能够同时夹持到工件的多个面，增强了工件在加工过程中的稳定性，使工件始终保持与机台的x\y\z轴和法向法向垂直或平行，便于对工件进行加工、测量等。

作为优选，所述夹爪组件包括两个及以上对称设置的夹爪，所述夹持机构还包括带有滑块的直线滑轨，所述滑块在直线滑轨中滑动，夹爪连接在滑块上。

夹爪对称设置，对工件的夹持更加牢固，进一步提高工件在机台上的稳定性，夹爪连接在滑块上，通过滑块在直线滑轨上往复运动，带动夹爪的往复运动，从而实现夹爪对工件的夹紧和松开。

作为优选，所述滑块上设有驱动两个滑块在直线滑轨中同步滑动的伸缩驱动器，所述伸缩驱动器与滑块之间设有联动件。

伸缩驱动器带动伸缩部伸缩，通过联动件将伸缩部的伸缩运动转换为滑块的往复运动。

作为优选，所述伸缩驱动器上设有伸缩部，所述联动件为连杆，连杆的一端与伸缩驱动器的伸缩部铰接，连杆的另一端与滑块铰接。

通过连杆与伸缩部和滑块铰接，使连杆与伸缩部、连杆与滑块之间均可相对滑动，从而可以将伸缩部的伸缩运动转变为与其方向垂直或呈一定角度的滑块的往复运动。

作为优选，所述伸缩驱动器为液压缸、气缸或电动缸。

液压缸和气缸将液压能或气体热量转化为机械能，引导活塞在缸内进行直线往复运动，结构简单，操作方便，工作可靠；电动缸是将伺服电机的旋转运动转换为导轨的直线运动，推力和运动控制精度高。

作为优选，所述旋转机构包括万向导轮，所述万向导轮上连接有带动万向导轮旋转的旋转驱动器。

万向导轮旋转角度和方向可调性大，从而带动夹爪组件在工作台上任意角度和方向的转动，以满足不同工件不同方向的加工需求。

作为优选，所述万向导轮为带齿的半圆形导轮，所述旋转驱动器上设有小齿轮，所述万向导轮的齿与小齿轮啮合，旋转驱动器带动小齿轮旋转，联动万向导轮转动。

作为优选，所述旋转驱动器为步进电机或伺服电机，步进电机或伺服电机均是利用电脉冲串和方向信号控制旋转的角度和方向，精度高，从而提高夹爪组件的旋转角度的精度，使工位定位精准。

作为优选，所述万向导轮上设有弧形槽，所述支架上设有固定凸起，万向导轮旋转时，固定凸起在弧形槽中相对滑动。

通过图固定凸起实现旋转结构与支架的连接，使万向导轮在支架上的旋转更加平稳，同时弧形槽有限位作用，控制万向轮旋转角度，防止万向轮旋转角度过大，从支架上脱离，提高了夹持过程的安全性。

作为优选，在支架旁还设有工件固定机构，所述工件固定机构上设有放置工件底端的凹槽，工件底端在凹槽中移动，凹槽用于盛放工件底端，防止工件底端滑动幅度过大，使工件从夹爪组件中脱离出来，凹槽尺寸大于工件底端尺寸，为工件定心和调整角度时，工件底端可在凹槽中平移或旋转。

实用新型的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对实用新型做进一步的说明：

图1为实用新型工件夹持装置立体结构示意图；

图2为实用新型工件夹持装置去除支架立体结构示意图；

图3为实用新型方管夹持中预定角度α确定过程示意图。

【具体实施方式】

下面结合实用新型实施例的附图对实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于实用新型的保护范围。

在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。

实施例：

如图1至图3所示，一种万向自定位工件夹持装置，包括支架1和在支架1上旋转的夹持机构，夹持机构包括夹住工件对角的夹爪组件，夹爪组件所夹的工件对角的对角线为夹爪组件的有效夹持线，夹爪组件的中心固定不变，夹持机构上连接有旋转机构，旋转机构带动夹持机构旋转从而改变夹爪组件的有效夹持线的位置。

工件的定位包括对工件中心和方向的定位，工件保持与机台10桌面垂直，因此对工件方向的定位即对工件各个侧边的定位，使用上述夹持装置为工件定位前，对工件进行定位预设，夹爪组件在旋转时夹持中心始终保持不变，从而实现对工件中心定位，即实现了工件的自定心，夹爪组件对工件的夹持部位为工件的对角，根据工件的形状和工件各个侧边的预定位位置，确定工件对角的预定位位置，确定有效夹持线和夹爪组件应到达的预定位位置，从而确定旋转机构应旋转的预定角度，再将工件放入夹爪组件中，通过旋转机构带动夹持架构旋转预定角度，使夹爪组件和有效夹持线到达预定位位置，从而实现了对工件的定位。

该工件夹持装置集自定中心、轴心旋转、同步夹持、自适应角的功能为一体，实现了对工件中心和方向的自动化定位，无需手动辅助进行定位和操作，集成度和精确度高，定位更准确，使工件后续加工更加精准，提高加工效率和准确度；夹爪组件夹持工件的对角，能够同时夹持到工件的多个面，增强了工件在加工过程中的稳定性，使工件始终保持与机台10的x\y\z轴和法向法向垂直或平行，便于对工件进行加工、测量等。

本工件夹持装置可以用于夹持定位自动化中使用的各种工件，为了方便举例及说明，本实施例中以方管9为例具体说明，此时夹爪组件包括两个对称设置的可夹在方管9对角上的夹爪2，夹爪2连接在滑块31上，滑块31在直线滑轨3中往复滑动，带动夹爪2的往复直线运动，从而实现夹爪2对方管9的夹紧和松开。

为了驱动两个滑块31在直线滑轨3中同步滑动，如图1所示，夹持机构中包括伸缩驱动器5，伸缩驱动器5为液压缸、气缸或电动缸，伸缩驱动器5上设有伸缩部51，伸缩驱动器5与滑块31之间设有联动件，本实施例中的伸缩件为连杆4，连杆4的一端与伸缩驱动器5的伸缩部51铰接，连杆4的另一端与滑块31铰接，通过连杆4将伸缩驱动器5的伸缩部51的伸缩运动转换为滑块31的直线往复运动。

为了满足旋转角度的可调性大，如图2所示，旋转机构包括万向导轮6，万向导轮6为带齿的半圆形导轮，万向导轮6上连接有带动万向导轮6旋转的旋转驱动器7，本实施例中的旋转驱动器7为步进电机或伺服电机，旋转驱动器7上设有小齿轮8，万向导轮6的齿与小齿轮8啮合，旋转驱动器7带动小齿轮8旋转，联动万向导轮6转动，为了防止万向轮旋转角度过大，从支架1上脱离，万向导轮6上设有弧形槽61，支架1上设有固定凸起11，万向导轮6旋转时，固定凸起11在弧形槽61中相对滑动，提高了夹持过程的安全性，同时通过固定凸起11实现旋转结构与支架1的连接，使万向导轮6在支架1上的旋转更加平稳。

为了抵住方管9底部，防止方管9从夹爪组件中脱落，在支架1旁还设有方管9固定机构(图中未示出)，方管9固定机构上设有放置方管9底端的凹槽，方管9定位时，底端可在凹槽中平移或旋转。

本实施例中的万向自定心工件夹持装置对方管9的定位工作过程如下：

由旋转驱动器7带动小齿轮8转动，通过齿轮啮合带动万向导轮6运动，实现预定角度α的调整，其中0°≤α≤45°，由伸缩驱动器5的伸缩部51往复运动，通过连杆4转换为垂直于气缸的滑块31的直线往复运动，夹爪2跟随着滑块31直线往复运动，从而实现方管9的夹紧和放松。旋转运动和直线运动二者相互结合，可实现方管9在一定范围内的万向运动，夹爪2的头部可以夹住方管9的4个面，再根据底座的固定作用，实现工件的自定位。

其中，方管9夹持过程中预定角度α的通过以下方式确定：如图3所示，方管9径向截面的长度为a，宽度为b，要求方管9长度侧边的预定位位置与机台10边平行，方管9宽度侧边的预定位位置与机台10边垂直，初始时，万向轮直线边与机台10边平行，定义此时万向导轮6旋转角度为0°，此时为第一状态d，两个夹爪2与机台10边平行，因此两个夹爪2所夹方管9的对角所在对角线与机台10边平行，方管9长度侧边与机台10边夹角为方管9到达预定位置时，万向导轮6需要沿图中箭头方向转动的角度，即预定角度α，到达第二状态e，根据内错角相等，方管9长度侧边与对角线的夹角大小也为α，根据三角形中，正切值tanα＝b/a，从而确定万向导轮6应转动的预定角度α的值。

以上所述，仅为实用新型的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。